【127.1 單片機串口接收數據的底層時序。】
上一節“單線的肢體接觸通信”其實是為本節打基礎的,通信線只用了一根“數據”線,沒有用到“時鐘”線,屬于異步通信方式,還分析時序中的“1個開始位,8個數據位,1個停止位”等細節內容,這些時序其實就是本節單片機串口通信的底層時序,一模一樣。繼續上一節的內容(很有必要重新溫習一次上一節的異步通信原理),繼續沿用甲乙雙方靠各自“心跳”的節拍來異步通信的例子,本節單片機串口接收數據是代表乙方,我把乙方串口接收數據的過程翻譯成C語言,代碼如下:
sbit USART\_RX=P3^0; //用來接收串口數據的數據線
unsigned char Gu8ReceiveData=0; //串口接收到的8位數據
unsigned char i; //連續接收8位數據的循環變量
void main()
{
Gu8ReceiveData=0;
while(1)
{
USART\_RX=1; //51單片機的規則,每次讀取數據前都執行一條“置1”指令
Delay(); //乙的心跳間隔時間,待機時,每一個節拍監控一次數據線的狀態
if(0==USART\_RX) //如果監控到甲發送的“開始位0”,從下一個節拍開始連續接收8位數據
{
for(i=0;i<8;i++) //連續循環接收8個“數據位”
{
USART\_RX=1; //51單片機的規則,每次讀取數據前都執行一條“置1”指令
Delay(); //乙的心跳間隔時間,每個節拍判斷讀取一位數據
if(1==USART\_RX) //判斷讀取數據線上的狀態
{
Gu8ReceiveData=Gu8ReceiveData | 0x80;
}
else
{
Gu8ReceiveData=Gu8ReceiveData & 0x7F;
}
Gu8ReceiveData=Gu8ReceiveData>>1; //右移一位,為即將接收下一位做準備
}
Delay(); //乙的心跳間隔時間,這里額外增加一個節拍,作為“停止位”的開銷。
}
}
}
【127.2 單片機內置的“硬件串口模塊”。】
很顯然,上面【127.1】分享的時序代碼會占用單片機大量的時間,單片機每接收一個字節的數據都會被束縛一次手腳,耽誤了其它大事,怎么辦?為了把單片機從底層繁瑣的時序中解放出來,單片機內置了很多“硬貨”,俗稱“硬件資源”,“硬件串口模塊”便是其中之一。何謂“硬件”,單片機內置的“硬件”可以看作是另外一個獨立運行的“核”,這個“核”可以看作是另外一個CPU,可以獨立工作,相當于單片機主人在某個領域的一個專用助手。單片機只需要跟這個“核”通信發指令就可以,具體的執行過程由這個“核”獨立去完成,這個“核”完成工作之后再把處理結果反饋給單片機。那么,單片機是如何跟這些內置“硬件資源”通信呢?其實它們的通信接口是“寄存器”,不管是單片機給“硬件資源”發送指令,還是單片機從“硬件資源”里讀取所需要的結果數據,都是通過“寄存器”來完成。
【127.3 單片機與硬件串口通信的接口“寄存器”。】
硬件串口的寄存器主要涉及:串口的方式選擇,波特率,允許串口接收數據,中斷的優先級,中斷的允許,等等。比如,51單片機的串口是兼容很多種方式的,可以同步通信,也可以異步通信,異步通信還可以兼容10位(1開始位、8數據位、1停止),11位(1開始位、8數據位、1校驗位、1停止),等等,這些就是多選題,我們要在某個特定的寄存器里面做出選擇。波特率,是用來衡量通信的速度,比如波特率是9600,就意味著1秒鐘能收發9600個二進制的位數據,也就是1秒鐘能產生9600個時鐘節拍,波特率越高通信的速度越快,這些也需要我們往相關的寄存器填入相應的數據,來告知“硬件串口”以哪種波特率進行通信。
那么,對于初學者,寄存器如何配置呢?主要有這些思路:查看芯片手冊(datasheet),產看C編譯器的手冊,查看芯片相關的C語言的頭文件(比如51單片機的REG.H),在網上參考別人已經配置好的代碼,或者購買相關芯片的學習板時所配套的程序例程。
本節用到的串口,是10位數據長度的異步通信,波特率9600,相關配置的代碼如下:
unsigned char u8\_TMOD\_Temp=0;
//串口的波特率與內置的定時器1直接相關,因此配置此定時器1就等效于配置波特率。
u8\_TMOD\_Temp=0x20; //即將把定時器1設置為:工作方式2,初值自動重裝的8位定時器。
TMOD=TMOD&0x0f; /此寄存器低4位是跟定時器0相關,高4位是跟定時器1相關。先清零定時器1。
TMOD=TMOD|u8\_TMOD\_Temp; //往高4位的定時器1填入0x2,低4位的定時器0保持不變。
TH1=256-(11059200L/12/32/9600); //波特率為9600。11059200代表晶振11.0592MHz,
TL1=256-(11059200L/12/32/9600); //L代表long的長類型數據。根據芯片手冊提供的計算公式。
TR1=1; //開啟定時器1
SM0=0;
SM1=1; //SM0與SM1的設置:選擇10位異步通信,波特率根據定時器1可變
REN=1; //允許串口接收數據
//為了保證串口中斷接收的數據不丟失,必須設置IP = 0x10,相當于把串口中斷設置為最高優先級,
//這個時候,串口中斷可以打斷任何其他的中斷服務函數,實現嵌套的功能,
IP =0x10; //把串口中斷設置為最高優先級,必須的。
ES=1; //允許串口中斷
EA=1; //允許總中斷
【127.4 硬件串口的中斷函數。】
硬件串口接收完一個字節的數據之后,會及時產生一個串口中斷去通知單片機接收數據。單片機在串口中斷函數里直接讀取“串口專用緩存寄存器”SBUF的數據,就可以直接獲得一個完整的8位寬度的數據,省去了繁瑣的驅動時序底層。
串口的中斷函數跟定時器的中斷函數很類似,只不過中斷號不一樣而已,比如我們前面章節用的定時器0的中斷號是“1”,而本節串口的中斷號是“4”。這些其實是C編譯器定的游戲規則,我們只要根據它提供的數據手冊遵守它的游戲規則就好了。串口中斷函數里還有一個地方要注意,硬件串口“接收完一個字節”的數據后產生一次中斷,而硬件串口“發送完一個字節”的數據后也產生一次中斷,這兩個一“收”一“發”的中斷都是共用中斷號為“4”的中斷函數,因此,我們必須在中斷函數里通過判斷寄存器的RI和TI的標志位來判斷到底是“收”的中斷,還是“發”的中斷,并且軟件上要及時把RI或者TI及時清零,避免不斷進入中斷的情況。參考代碼如下:
unsigned char Gu8ReceiveData=0; //接收到一個字節的數據
void usart(void) interrupt 4 //串口接發的中斷,中斷號為4
{
if(1==RI) //接收完一個字節后引起的中斷
{
RI = 0; //及時清零,避免一直無緣無故的進入中斷。
Gu8ReceiveData=SBUF; //直接讀取“串口專用緩存寄存器”SBUF的8位數據。
}
else //發送數據引起的中斷
{
TI = 0; //及時清除發送中斷的標志,避免一直無緣無故的進入中斷。
//以下可以添加一個全局變量的標志位的相關代碼,通知主函數已經發送完一個字節的數據了。
}
}
【127.5 上位機與單片機的串口通信例程。】

上圖127.5.1 灌入式驅動8個LED
程序功能如下:
波特率9600,校驗位NONE(無),數據位8,停止位1。在上位機的串口助手里,發送一個十六進制(HEX模式)的01,讓單片機的一顆LED“亮”。發送一個十六進制(HEX模式)的00,讓單片機的一顆LED“滅”。上位機的串口助手的使用,請參考前面第11節的相關內容,或者自己在網上查找串口助手軟件的使用方法,串口助手軟件網上很多,我們的使用要求不高,隨便選用一家都可以。代碼如下:
\#include "REG52.H"
void usart(void);
sbit P0\_0=P0^0; //一顆LED燈
unsigned char Gu8ReceiveData=0; //接收到一個字節的數據
void main()
{
unsigned char u8\_TMOD\_Temp=0;
P0\_0=1; //LED滅。1代表LED滅, 0代表亮
//串口的波特率與內置的定時器1直接相關,因此配置此定時器1就等效于配置波特率。
u8\_TMOD\_Temp=0x20; //即將把定時器1設置為:工作方式2,初值自動重裝的8位定時器。
TMOD=TMOD&0x0f; //此寄存器低4位是跟定時器0相關,高4位是跟定時器1相關。先清零定時器1。
TMOD=TMOD|u8\_TMOD\_Temp; //把高4位的定時器1填入0x2,低4位的定時器0保持不變。
TH1=256-(11059200L/12/32/9600); //波特率為9600。11059200代表晶振11.0592MHz,
TL1=256-(11059200L/12/32/9600); //L代表long的長類型數據。根據芯片手冊提供的計算公式。
TR1=1; //開啟定時器1
SM0=0;
SM1=1; //SM0與SM1的設置:選擇10位異步通信,波特率根據定時器1可變
REN=1; //允許串口接收數據
//為了保證串口中斷接收的數據不丟失,必須設置IP = 0x10,相當于把串口中斷設置為最高優先級,
//這個時候,串口中斷可以打斷任何其他的中斷服務函數實現嵌套,
IP =0x10; //把串口中斷設置為最高優先級,必須的。
ES=1; //允許串口中斷
EA=1; //允許總中斷
while(1) //主循環
{
}
}
void usart(void) interrupt 4 //串口接發的中斷函數,中斷號為4
{
if(1==RI) //接收完一個字節后引起的中斷
{
RI = 0; //及時清零,避免一直無緣無故的進入中斷。
Gu8ReceiveData=SBUF; //直接讀取“串口專用緩存寄存器”SBUF的8位數據。
if(0x01==Gu8ReceiveData)
{
P0\_0=0; //LED亮。1代表LED滅, 0代表亮
}
else
{
P0\_0=1; //LED滅。1代表LED滅, 0代表亮
}
}
else //發送數據引起的中斷
{
TI = 0; //及時清除發送中斷的標志,避免一直無緣無故的進入中斷。
//以下可以添加一個全局變量的標志位的相關代碼,通知主函數已經發送完一個字節的數據了。
}
}
【127.6 單片機串口電路的簡易分析。】

上圖127.6.1 232串口電路
單片機串口對外的引腳是與IO口的“P3.1、P3.0”共用的。P3.1是串口的TX引腳,即對外發送數據的引腳。P3.0是串口的RX引腳,即接收外部數據的引腳。一旦項目中用了串口,那么這兩個引腳就必須“專腳專用”,只給串口單獨使用,不再做IO口。平時通信的時候,跟其它單片機或者系統進行串口通信,除了接TX和RX這兩根數據線之外,必須一定把雙方的負極GND也“共地”接上,否則雙方建立不了同樣的電壓參考點,通信畢然失敗。因此,串口通信最低標配是3根線:RX,TX,GND。
如果兩個甲乙單片機都布在一塊板子上,距離不超過半米,他們兩個要進行串口通信,怎么接線?把他們的GND連起來,然后RX與TX“交叉”對接,甲的RX接到乙的TX,甲的TX接到乙的RX。這種在短距離通信的時候,不用增加任何外部輔助壓差信號放大芯片,這種方式叫做“串口的TTL”接線方式。
如果兩個系統串口通信的距離比較遠,比如在不同的板子上,1米以上10米以下的距離,這時就不能采用原始的“串口的TTL”接線方式,因為線纜越長電阻越大,本身就要消耗一些壓降,而3.3V的壓降很容易就會被消耗完,通信的可靠度和抗擾能力就會降低。為了解決這個問題,可以引用232標準的接線方式,外部需接一個壓差放大的芯片,把從原來3.3V的壓差放大到一兩倍左右,通信的距離就大大提高。具體232的細節,大家可以網上搜搜“RS232”。注意,采用232協議通信,也要注意“共地”和數據線“交叉”的兩個問題,232通信的最低標配也是3根線:R,T,GND。上圖SP232E就是一個壓差信號放大的通信專用芯片。
- 首頁
- 第一節:我的價值觀
- 第二節:初學者的疑惑
- 第三節:單片機最重要的一個特性
- 第四節:平臺軟件和編譯器軟件的簡介
- 第五節:用Keil2軟件關閉,新建,打開一個工程的操作流程
- 第六節:把.c源代碼編譯成.hex機器碼的操作流程
- 第七節:本節預留
- 第八節:把.hex機器碼程序燒錄到單片機的操作流程
- 第九節:本節預留
- 第十節:程序從哪里開始,要到哪里去?
- 第十一節:一個在單片機上練習C語言的模板程序
- 第十二節:變量的定義和賦值
- 【TODO】第十三節:賦值語句的覆蓋性
- 【TODO】第十四節:二進制與字節單位,以及常用三種變量的取值范圍
- 【TODO】第十五節:二進制與十六進制
- 【TODO】第十六節:十進制與十六進制
- 【TODO】第十七節:加法運算的5種常用組合
- 【TODO】第十八節:連加、自加、自加簡寫、自加1
- 【TODO】第十九節:加法運算的溢出
- 【TODO】第二十節:隱藏中間變量為何物?
- 【TODO】第二十一節:減法運算的5種常用組合。
- 【TODO】第二十二節:連減、自減、自減簡寫、自減1
- 【TODO】第二十三節:減法溢出與假想借位
- 【TODO】第二十四節:借用unsigned long類型的中間變量可以減少溢出現象
- 【TODO】第二十五節:乘法運算中的5種常用組合
- 【TODO】第二十六節:連乘、自乘、自乘簡寫,溢出
- 【TODO】第二十七節:整除求商
- 【TODO】第二十八節:整除求余
- 【TODO】第二十九節:“先余后商”和“先商后余”提取數據某位,哪家強?
- 【TODO】第三十節:邏輯運算符的“與”運算
- 【TODO】第三十一節:邏輯運算符的“或”運算
- 【TODO】第三十二節:邏輯運算符的“異或”運算
- 【TODO】第三十三節:邏輯運算符的“按位取反”和“非”運算
- 【TODO】第三十四節:移位運算的左移
- 【TODO】第三十五節:移位運算的右移
- 【TODO】第三十六節:括號的強制功能---改變運算優先級
- 【TODO】第三十七節:單字節變量賦值給多字節變量的疑惑
- 【TODO】第三十八節:第二種解決“運算過程中意外溢出”的便捷方法
- 【TODO】第三十九節:if判斷語句以及常量變量的真假判斷
- 【TODO】第四十節:關系符的等于“==”和不等于“!=”
- 【TODO】第四十一節:關系符的大于“>”和大于等于“>=”
- 【TODO】第四十二節:關系符的小于“<”和小于等于“<=”
- 【TODO】第四十三節:關系符中的關系符:與“&&”,或“||”
- 【TODO】第四十四節:小括號改變判斷優先級
- 【TODO】第四十五節: 組合判斷if...else if...else
- 【TODO】第四十六節: 一維數組
- 【TODO】第四十七節: 二維數組
- 【TODO】第四十八節: while循環語句
- 【TODO】第四十九節: 循環語句do while和for
- 【TODO】第五十節: 循環體內的continue和break語句
- 【TODO】第五十一節: for和while的循環嵌套
- 【TODO】第五十二節: 支撐程序框架的switch語句
- 【TODO】第五十三節: 使用函數的三要素和執行順序
- 【TODO】第五十四節: 從全局變量和局部變量中感悟“棧”為何物
- 【TODO】第五十五節: 函數的作用和四種常見書寫類型
- 【TODO】第五十六節: return在函數中的作用以及四個容易被忽略的功能
- 【TODO】第五十七節: static的重要作用
- 【TODO】第五十八節: const(./book/或code)在定義數據時的作用
- 【TODO】第五十九節: 全局“一鍵替換”功能的#define
- 【TODO】第六十節: 指針在變量(./book/或常量)中的基礎知識
- 【TODO】第六十一節: 指針的中轉站作用,地址自加法,地址偏移法
- 【TODO】第六十二節: 指針,大小端,化整為零,化零為整
- 【TODO】第六十三節: 指針“化整為零”和“化零為整”的“靈活”應用
- 【TODO】第六十四節: 指針讓函數具備了多個相當于return的輸出口
- 【TODO】第六十五節: 指針作為數組在函數中的入口作用
- 【TODO】第六十六節: 指針作為數組在函數中的出口作用
- 【TODO】第六十七節: 指針作為數組在函數中既“入口”又“出口”的作用
- 【TODO】第六十八節: 為函數接口指針“定向”的const關鍵詞
- 【TODO】第六十九節: 宏函數sizeof(./book/)
- 【TODO】第七十節: “萬能數組”的結構體
- 【TODO】第七十一節: 結構體的內存和賦值
- 【TODO】第七十二節: 結構體的指針
- 【TODO】第七十三節: 結構體數據的傳輸存儲和還原
- 【TODO】第七十四節: 結構體指針在函數接口處的頻繁應用
- 【TODO】第七十五節: 指針的名義(例:一維指針操作二維數組)
- 【TODO】第七十六節: 二維數組的指針
- 【TODO】第七十七節: 指針唯一的“單向輸出”通道return
- 【TODO】第七十八節: typedef和#define和enum
- 【TODO】第七十九節: 各種變量常量的命名規范
- 【TODO】第八十節: 單片機IO口驅動LED
- 【TODO】第八十一節: 時間和速度的起源(指令周期和晶振頻率)
- 【TODO】第八十二節: Delay“阻塞”延時控制LED閃爍
- 【TODO】第八十三節: 累計主循環的“非阻塞”延時控制LED閃爍
- 【TODO】第八十四節: 中斷與中斷函數
- 【TODO】第八十五節: 定時中斷的寄存器配置
- 【TODO】第八十六節: 定時中斷的“非阻塞”延時控制LED閃爍
- 【TODO】第八十七節: 一個定時中斷產生N個軟件定時器
- 【TODO】第八十八節: 兩大核心框架理論(四區一線,switch外加定時中斷)
- 【TODO】第八十九節: 跑馬燈的三種境界
- 【TODO】第九十節: 多任務并行處理兩路跑馬燈
- 【TODO】第九十一節: 蜂鳴器的“非阻塞”驅動
- 【TODO】第九十二節: 獨立按鍵的四大要素(自鎖,消抖,非阻塞,清零式濾波)
- 【TODO】第九十三節: 獨立按鍵鼠標式的單擊與雙擊
- 【TODO】第九十四節: 兩個獨立按鍵構成的組合按鍵
- 【TODO】第九十五節: 兩個獨立按鍵的“電腦鍵盤式”組合按鍵
- 【TODO】第九十六節: 獨立按鍵“一鍵兩用”的短按與長按
- 【TODO】第九十七節: 獨立按鍵按住不松手的連續均勻觸發
- 【TODO】第九十八節: 獨立按鍵按住不松手的“先加速后勻速”的觸發
- 【TODO】第九十九節: “行列掃描式”矩陣按鍵的單個觸發(原始版)
- 【TODO】第一百節: “行列掃描式”矩陣按鍵的單個觸發(優化版)
- 【TODO】第一百零一節: 矩陣按鍵鼠標式的單擊與雙擊
- 【TODO】第一百零二節: 兩個“任意行輸入”矩陣按鍵的“有序”組合觸發
- 【TODO】第一百零三節: 兩個“任意行輸入”矩陣按鍵的“無序”組合觸發
- 【TODO】第一百零四節: 矩陣按鍵“一鍵兩用”的短按與長按
- 【TODO】第一百零五節: 矩陣按鍵按住不松手的連續均勻觸發
- 【TODO】第一百零六節: 矩陣按鍵按住不松手的“先加速后勻速”觸發
- 【TODO】第一百零七節: 開關感應器的識別與軟件濾波
- 【TODO】第一百零八節: 按鍵控制跑馬燈的啟動和暫停和停止
- 【TODO】第一百零九節: 按鍵控制跑馬燈的方向
- 【TODO】第一百一十節: 按鍵控制跑馬燈的速度
- 第一百一十一節: 工業自動化設備的開關信號的運動控制
- 【TODO】第一百一十二節: 數碼管顯示的基礎知識
- 【TODO】第一百一十三節: 動態掃描的數碼管顯示數字
- 【TODO】第一百一十四節: 動態掃描的數碼管顯示小數點
- 【TODO】第一百一十五節: 按鍵控制數碼管的秒表
- 【TODO】第一百一十六節: 按鍵控制數碼管的倒計時
- 【TODO】第一百一十七節: 按鍵切換數碼管窗口來設置參數
- 【TODO】第一百一十八節: 按鍵讓某位數碼管閃爍跳動來設置參數
- 【TODO】第一百一十九節: 一個完整的人機界面的程序框架的脈絡
- 【TODO】第一百二十節: 按鍵切換窗口切換局部來設置參數
- 【TODO】第一百二十一節: 可調參數的數碼管倒計時
- 【TODO】第一百二十二節: 利用定時中斷做的“時分秒”數顯時鐘
- 【TODO】第一百二十三節: 一種能省去一個lock自鎖變量的按鍵驅動程序
- 【TODO】第一百二十四節: 數顯儀表盤顯示“速度、方向、計數器”的跑馬燈
- 【TODO】第一百二十五節: “雙線”的肢體接觸通信
- 【TODO】第一百二十六節: “單線”的肢體接觸通信
- 【TODO】第一百二十七節: 單片機串口接收數據的機制
- 【TODO】第一百二十八節: 接收“固定協議”的串口程序框架
- 【TODO】第一百二十九節: 接收帶“動態密匙”與“累加和”校驗數據的串口程序框架
- 【TODO】第一百三十節: 接收帶“動態密匙”與“異或”校驗數據的串口程序框架
- 【TODO】第一百三十一節: 靈活切換各種不同大小“接收內存”的串口程序框架
- 【TODO】第一百三十二節:“轉發、透傳、多種協議并存”的雙緩存串口程序框架
- 【TODO】第一百三十三節:常用的三種串口發送函數
- 【TODO】第一百三十四節:“應用層半雙工”雙機串口通訊的程序框架